一种基于等效馈线理论的微电网无功均分控制方法
【专利说明】一种基于等效馈线理论的微电网无功均分控制方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网功率分配领域，特别涉及一种微电网中无功功率均衡分配的控 制方法。 【【背景技术】】
[0002] 当今世界对新能源的关注度日益提高，诸如光伏发电，风力发电，微型燃气轮机， 燃料电池等绿色能源均以分布式电源（distributed generation，DG)的形式入驻大电网。 随着分布式电源渗透率的增加，给大电网带来了新的问题，如电网稳定性，DG单元的控制 等。
[0003] 为解决这类问题，微网概念应运而生。它通过协调DG单元的工作方式，将分散的 DG单元控制成统一的整体，并通过公共连接点（point of common coupling，PCC)和大电 网连接。微网可工作在并网和孤岛两种模式下：并网时，其作为可调控源；孤岛时，其为网 内负荷提供电力支撑。在孤岛模式下，各DG单元必须均衡分配网内的负荷功率。下垂控制 方法是实现功率均衡的重要手段之一。下垂控制虽然能有效实现有功均衡，但它始终存在 无功均衡问题。这是由于微网中馈线压降的不匹配造成的；此外，DG单元连有本地负载时， 无功均衡问题会进一步加重。作为下垂控制的改进方法，虚拟阻抗能够较好的解决无功均 分问题。
[0004] 通过文献检索发现，针对虚拟阻抗解决无功均分的问题，有研究人员提出多种方 案。一种是通过设定虚拟阻抗补偿馈线间的不匹配以消除无功均衡误差，但本地负载情况 没有考虑在内。一种是通过预设虚拟阻抗对馈线压降进行估算，以修正下垂控制系数，但中 间的压降估算并非实时过程，其时效性较差。因此，目前利用虚拟阻抗解决无功均分的下垂 控制策略都具有局限性。 【
【发明内容】
】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于等效馈线理论的微电网无功均分控制方法，在无 通讯形式下很好解决馈线参数不匹配与本地负载不一致的问题，并且有很好的控制时效 性；以克服目前虚拟阻抗解决无功均分问题的局限性。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种基于等效馈线理论的微电网无功均分控制方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1，当微电网系统中各DG单元安装后，测量出各DG单元的对应馈线阻抗值Rfl 与 Xfl;
[0009] 步骤2,通过各DG单元输出电压和输出电流计算得到DG单元有功功率Pp DG单元 无功功率Q1，通过输出电压和馈线电流计算得到公共负载消耗的有功功率Pfi、公共负载消 耗的无功功率Q fl;
[0010] 步骤3,将功率计算公式中的未知参数U。利用已知量替代，公式如下： CN 105119301 A m ~P 2/5 页
[0011]
[0012] 根据阻抗与导纳的转换关系，上式简化为：
[0013]
[0014] 得到两个由已知量Pfi、Qfi、Rfi、X fi表示的参数A i、Bi;
[0015] 步骤4,等效馈线模型使用的参数Gefl、Befl、R efl、Xrfl由上述几个已知参数计算得 到，公式如下：
[0016]
[0017] 其余两个参数Rrfl、Xrfl由阻抗与导纳的转换关系得出；
[0018] 步骤5,利用计算得到的参数(^^^!^、^，通过等效馈线电阻^与等效馈线 电抗X f3fi得到等效馈线阻抗Z M，设定虚拟阻抗值Zv= Z g-Zrf，实现实时的无功功率均分控 制；其中，Zraf为馈线参考值，根据工程需要设定。
[0019] 进一步的，公共负载消耗的有功功率计算公式为： A = ;公 共负载消耗的无功功率计算公式为：? = °，Wfsin\
[0020] 进一步的，
其中，Gefl和 Befi为DG单元i的等效馈线导纳。
[0021] 相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：微电网中本地负载的不一致及馈线 参数的不匹配，是导致逆变器输出无功不均衡的主要因素；本发明首先借助等效馈线概念 将引起无功均衡误差的网络不匹配因素参数化，并利用馈线电流传感实时计算等效馈线参 数；其次根据所得参数设定虚拟阻抗，通过补偿连接线路中的不匹配因素，可有效消除无功 均衡误差。相比于常规虚拟阻抗方法，本发明不仅考虑了本地负载因素，且针对负载的变化 能够实时做出参数调节，实现准确功率均衡。 【【附图说明】】
[0022] 图1为微网结构示意图。
[0023] 图2为微网模型示意图。
[0024] 图3为单个DG单元的等效运行模型示意图。
[0025] 图4为实施等效馈线测量示意图。
[0026] 图5为DG单元本地控制策略示意图。
[0027] 图6为常规虚拟阻抗方法下各逆变器的功率均衡表现示意图。其中，图6(a)为有 功功率输出示意图；图6(b)为无功功率输出示意图。
[0028] 图7为基于等效馈线理论的微电网等效模型仿真结果示意图。其中，图7(a)为有 功功率输出示意图；图7(b)为无功功率输出示意图。
[0029] 图8为自适应虚拟阻抗方法下各逆变器的功率均衡表现示意图。其中，图8(a)为 有功功率输出；图8(b)为无功功率输出。 【【具体实施方式】】
[0030] 本发明分为以下几个部分：
[0031] 1.通过建模得到各DG单元所对应外电路的参数不匹配情况，并引入等效馈线理 论将各不匹配参数统一化，用以设定相应的虚拟阻抗。
[0032] 2.计算基于等效馈线理论需要用到的控制参数。
[0033] 3.利用上述控制参数实现自适应虚拟阻抗调节的无功均分控制方法。
[0034] 为解决影响微电网不平衡的两个主要因素：馈线参数不匹配与本地负载不一致， 本发明将如图1所示微电网的各DG单元建立等效馈线模型，形式上消除了本地负载，得到 简化DG单元的运行模型，参见图2。基于此模型，提出无功均分控制方法，具体如下：
[0035] (一）微网等效运行模型
[0036] 微电网进入孤岛模式时，各DG单元相互协调，均衡分配网内的负荷功率。容量较 大的DG单元输出的有功功率较大。而在无功输出方面，馈线压降不匹配等使得各DG单元 不能实现按容分配网内无功需求。
[0037] 对于每个DG单元，输出功率包括两部分：本地负载消耗功率与经馈线传输由公共 负载消耗的功率。公共负载消耗的有功功率计算公式如下： ^ 无功功率计算公式如下： L -t/乂, - WyiSiniJ,。其中Gfi和Bfi为馈线的电导分量和电纳分量，u$ DG 单元的输出电压幅值，U。表示公共交流母线电压幅值，δ i为两电压的相角差。由于功率包 含两组成分，DG单元间的运行差异不能直观地进行分析。为了实现功率整合，本发明提出等 效馈线理论，将本地负载消耗功率与公共负载消耗功率整合到一起，得到形式上与公共负 载消耗功率一致的结果，有功功率计算公式如下：，-无功功率计算公式如